Avaliação de diferentes soluções de contraventamento para estruturas de concreto armado de edifícios altos com a utilização do método dos elementos finitos

Abstract

A verticalização das cidades é um fenômeno urbano crescente, especialmente em grandes centros metropolitanos, impulsionado pela necessidade de melhor aproveitamento do solo em áreas densamente povoadas. Com o aumento da população urbana e a escassez de terrenos disponíveis, as construções verticais se tornaram uma solução para maximizar o uso do espaço em regiões de alta demanda. Projetar edifícios altos é desafiador devido às forças horizontais significativas, como ventos e sismos, que podem causar instabilidade e deslocamentos excessivos. Sistemas de contraventamento, como núcleos rígidos e outriggers, são utilizados para aumentar a rigidez e redistribuir esforços, limitando deformações. O Método dos Elementos Finitos (MEF), utilizado em softwares como o SAP2000, permite modelar e analisar o comportamento estrutural com precisão, auxiliando na escolha de soluções eficientes. Neste contexto, este estudo avalia diferentes soluções de contraventamento para estruturas de concreto armado em edifícios altos utilizando o MEF. Com o uso do software SAP2000 (versão 25), o trabalho inicia validando modelos baseados em estudos anteriores, de Marcadella (2016), Brasil (2018), Silva (2018), Colferai (2022) e Friederich (2024). O processo de validação foca na precisão da modelagem estrutural, comparando resultados de deslocamentos e consumo de materiais com valores de referência. Posteriormente são explorados sistemas de contraventamento propostos, como núcleos rígidos e outriggers. As soluções analisadas envolveram o aumento da resistência do concreto, a adição de outriggers e a adição de núcleos rígidos. Os resultados mostraram que os modelos com outriggers, com núcleos rígidos e com ambos sistemas combinados, melhoraram a estabilidade lateral e reduziram os deslocamentos em comparação aos sistemas tradicionais de pórticos rígidos em até 12,06% com um acréscimo de concreto de 4,55%. Além disso, todos os modelos propostos atenderam aos padrões normativos em relação aos deslocamentos laterais, coeficientes de estabilidade e limitações de deslocamento relativo entre pavimentos (drift).